如何设置安全的锂电池保护电路

如何设置安全的锂电池保护电路如何设置安全的锂电池保护电路 据统计 锂离子电池的全球需求已达 13 亿只 并随着应用 领域的不断扩展 这一数据在逐年递增 正因如此 随着锂离 子电池在各个行业用量的迅速激增 电池的安全性能也日益突 出 不仅要求锂离子电池具有优异的充 放电性能 还要求具 有更高的安全性能 那锂电池到底为什么发生起火甚至爆炸呢 有什么措施可以避免和杜绝吗 而事实上 笔记本电池爆炸 不仅同其中所用的锂电池电芯的生产工艺有关 也同电池内封 装的电池保护板 笔记本电脑的充放电管理电路以及笔记本的 散热设计有关 笔记本电脑不合理的散热设计和充放电管理 将使电池电芯过热 从而大大增加了电芯的活性 同时增加了 爆炸 燃烧的几率 锂电池材料构成及性能探析 首先我们来了解一下锂电池的材料构成 锂离子电池的性 能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能 这些电池内部 材料包括负极材料 电解质 隔膜和正极材料等 其中正 负 极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格 因此 廉价 高性能的正 负极材料的研究一直是锂离子电池行业发 展的重点 负极材料一般选用碳材料 目前的发展比较成熟 而正极 材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高 价格进 一步降低的重要因素 在目前的商业化生产的锂离子电池中 正极材料的成本大约占整个电池成本的 40 左右 正极材料价 格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低 对锂离子动力电 池尤其如此 比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要 5 克左右的正极材料 而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池 可能需要高达 500 千克的正极材料 尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多 常 见的正极材料主要成分为 licoo2 充电时 加在电池两极的电 势迫使正极的化合物释出锂离子 嵌入负极分子排列呈片层结 构的碳中 放电时 锂离子则从片层结构的碳中析出 重新和 正极的化合物结合 锂离子的移动产生了电流 这就是锂电池 工作的原理 锂电池充放电管理设计 锂电池充电时 加在电池两极的电势迫使正极的化合物释 出锂离子 嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中 放电时 锂 离子则从片层结构的碳中析出 重新和正极的化合物结合 锂 离子的移动产生了电流 虽然锂离子电池有以上所说的种种优 点 但它对保护电路的要求比较高 在使用过程中应严格避免 出现过充电 过放电现象 放电电流也不宜过大 一般而言 放电速率不应大于 0 2c 锂电池的充电过程如图所示 在一个 充电周期内 锂离子电池在充电开始之前需要检测电池的电压 和温度 判断是否可充 如果电池电压或温度超出制造商允许 的范围 则禁止充电 允许充电的电压范围是 每节电池 2 5v 4 2v 在电池处于深放电的情况下 必须要求充电器具有预充过 程 使电池满足快速充电的条件 然后 根据电池厂商推荐的快 速充电速度 一般为 1c 充电器对电池进行恒流充电 电池电 压缓慢上升 一旦电池电压达到所设定的终止电压 一般为 4 1v 或 4 2v 恒流充电终止 充电电流快速衰减 充电进入满充 过程 在满充过程中 充电电流逐渐衰减 直到充电速率降低到 c 10 以下或满充时间超时时 转入顶端截止充电 顶端截止充 电时 充电器以极小的充电电流为电池补充能量 顶端截止充 电一段时间后 关闭充电 锂电池保护电路设计 由于锂离子电池的化学特性 在正常使用过程中 其内部 进行电能与化学能相互转化的化学正反应 但在某些条件下 如对其过充电 过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副 反应 该副反应加剧后 会严重影响电池的性能与使用寿命 并可能产生大量气体 使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致 安全问题 因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路 用于 对电池的充 放电状态进行有效监测 并在某些条件下关断充 放电回路以防止对电池发生损害 锂离子电池保护电路包括过度充电保护 过电流 短路保护 和过放电保护 要求过充电保护高精密度 保护 ic 功耗低 高 耐压以及零伏可充电等特性 下面的文章将详细介绍了这三种 保护电路的原理 新功能和特性要求 对工程师设计和研发保 护电路有参考价值 锂电池保护电路设计案例分享 以锂电池为供电电源的电路设计中 要求将越来越复杂的 混合信号系统集成到一个小面积芯片上 这必然给数字 模拟 电路提出了低压 低功耗问题 在功耗和功能的制约中 如何 取得最佳的设计方案也是当前功耗管理技术的一个研究热点 另一方面 锂电池的应用也极大地推动了相应电池管理 电池 保护电路的设计开发 锂电池应用时必须要有复杂的控制电路 来有效防止电池的过充电 过放电和过电流状态 从电动自行车能源转变趋势论述了采用超低功耗 高